认知无线电中的单节点频谱感知算法研究

论文摘要

随着计算机技术、半导体技术和移动通信技术的迅速发展,无线通信服务的重点已经向需要宽带和高下载速率的服务转移,有限的无线频谱资源的匮乏问题变得越来越严重,而且在频谱固定分配的制度下,大部分频谱资源的利用率很低,这就需要提高现有频谱资源的利用效率。认知无线电能够实时感知周围无线电环境的变化,并通过调整自己的传输参数来适应这种变化,以达到高可靠通信和频谱共享的目的。认知无线电物理层研究的关键技术包括频谱感知、频谱分析和决策、频谱共享等,其中频谱感知是认知无线电的核心技术,也是实现频谱管理和共享等后续工作的前提和基础。频谱感知的目的是实时感知无线电环境,发现频谱空洞,同时避免对授权用户产生干扰。频谱检测可以分为用户发射机检测、协作检测、基于干扰温度的检测和基于接收机的检测。用户发射机检测又称为单节点检测,传统的检测方法有能量检测、匹配滤波其检测、循环平稳特征检测,目前大多数研究都是基于这三种方法展开的。针对传统检测算法抗造性差、计算量大和确定判决门限难的问题,本文提出了两种改进的频谱感知算法：第一,针对传统的能量检测算法抗噪性差的缺点,提出了一种基于SVD分解的频谱感知新算法。理论分析和计算机仿真结果表明,该算法在相同的信噪比和虚警概率条件下,能够得到更高的检测概率,抗噪性强。第二,针对传统的循环平稳特征检测法计算量大和确定判决门限难的问题,提出了一种基于多个循环频率的联合循环谱系数感知新算法。该算法将Chair-Varshney数据融合准则应用到单节点多循环频率的判决结果融合中,理论分析和仿真结果表明,该算法充分利用了各单点循环频率上的循环相关谱系数信息,在信噪比较低情况下得到了较高的检测概率,抗噪性和抗噪声不确定性增强,随着循环频率数的增加,检测性能提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 课题的研究现状
• 1.2.1 认知无线电的研究现状
• 1.2.2 频谱感知技术的研究现状
• 1.3 课题的发展趋势及应用价值
• 1.3.1 课题的发展趋势
• 1.3.2 课题的应用价值
• 1.4 论文的主要内容及结构安排
• 2 认知无线电概述
• 2.1 认知无线电的概念
• 2.2 认知无线电的关键技术
• 2.2.1 频谱感知
• 2.2.2 频谱管理
• 2.2.3 频谱共享
• 2.3 本章小结
• 3 认知无线电中的频谱感知技术
• 3.1 频谱感知技术综述
• 3.2 发射机检测
• 3.2.1 匹配滤波器检测
• 3.2.2 能量检测
• 3.2.3 循环平稳特征检测
• 3.2.4 其他发射机检测方法
• 3.3 协作检测
• 3.4 基于干扰机制的检测
• 3.5 接收机检测
• 3.6 本章小结
• 4 基于SVD分解的频谱感知新算法
• 4.1 引言
• 4.2 算法原理
• 4.2.1 能量检测法原理
• 4.2.2 奇异值分解（SVD）原理
• 4.2.3 算法的理论依据
• 4.2.4 算法步骤
• 4.3 仿真结果及性能分析
• 4.4 本章小结
• 5 基于多个循环频率的联合循环谱系数感知新算法
• 5.1 引言
• 5.2 算法原理
• 5.2.1 循环相关谱系数感知原理
• 5.2.2 Chair-Varshney融合准则
• 5.2.3 算法步骤
• 5.3 仿真结果及性能分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢